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Verfahren zur Herstellung von Titanoxydkonzentraten und einem metallischen
Eisenkonzentrat aus ilmenithaltigen Materialien Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Herstellung von Titanoxydkonzentraten und einem metallischen Eisenkonzentrat
aus ilmenithaltigen Materialien.
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Die in der Titanindustrie gewöhnlich verwendeten Rohmaterialien sind
Ilmeniterze oder Ilmenitkonzentrate, deren Hauptbestandteile aus Eisenoxyden und
Ti02 bestehen. Wenn Konientrate mit hohem Ti02-Gehalt verlangt werden, müssen die
Eisenoxyde entfernt werden. Die Eisenoxyde des Ilmenits können teilweise anwesend
sein in Form von mehr - oder weniger feinverteilten, einzelnen Magnetitkristallen,
Fe,3 04, ein anderer Teil kann in Form von Fe2 03 - in kleinen, in die Ilmenitpartikeln
eingestrenten Streifen bestehen. Die Eisenoxyde sind jedoch größtenteils in kombinierter
Form in dem Ihnenitmolekül anwesend; dieser Eisenanteil kann mit den üblichen Methoden
der Erzaufbereitung nicht abgetrennt werddn, Es sind bereits viele Verfahren zur
Austrennung des Eisengehaltes und des Titandioxydgehaltes beim Ilmenit vorgeschlagen
worden. So ist es bereits bekannt, Ilmeniterz mit einem Reduktionsmittel und einer
oder mehreren schlackebildenden Substan zen, beispielsweise Soda oder Kalk
' zu schmelzen. In der Regel werden die Eisenanteile in Form von metallischem
Eisen abgetrennt, das schmilzt und sich am Boden des Reduktionsgefäßes sammelt,
während die Titanoxydanteile sich in der Schlacke-zusammen mit den schlackebildenden
Substanzen sammeln. Es ist auch bereits bekannt, das Ilmeniterz unter Zugabe schlackebildender
Stoffe ohne Sinterung dies Materials zu reduzieren; hierbei wird das metallische
Eisen nicht in flüssiger Form ausgetrennt, sondern z. B. mit Säure nach der Reduktion
extrahiert. Durch derartige Verfahren kann das Eisen nicht in metallischer Form
gewonnen werden.
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Weiterhin ist es auch bekannt, Titanmagnetite, deren hauptsächlicher
Anteil aus Fe" 04 besteht, bei 1050 bis 1080' C mit Kohle und Soda
unter Sinterung zu reduzieren, worauf das gesinterte Produkt naß vermahlen und das
metallische Eisen im Wege der Ma-- gn etscheidung oder der Waschung el entfernt
wird. Bei diesem Verfahren ist jedoch eine Sodazugabe in Höhe von 30 bis
4011/o des Erzgewichtes erforderlich, diese Methode ist daher kostspielig.
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Um den Eisengehalt und den Titandioxydgehalt beim Ilmenit zu trennen,
hat man bereits vorgeschlagen' dem ilmenithaltigen Material eine Natriumverbindung,
beispielsweise 2,#Tatriumchlorid oder Natriumcarbonat, zuzugeben, die Mischung mit
einem festen, kohlenstoffhaltigen Material unter Sinterung zu reduzieren und danach
die Agglomerate unter Zusatz von größeren Mengen von erdalkalimetallhaltigen Flußmitteln
niederzuschmelzen, um die Titanoxydkonzen-`trate vom metallischen Eisen zu trennen.
Bei diesem bekannten Verfahren handelt es sich um eine in z#«#ei Stufen durchgeführte
Reduktion; in der ersten Reduktionsstufe entsteht ein sehr grober metallisierter
Koks, dem Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat zugegeben wird. Die Mischung wird
niedergeschmolzen, um eine titanhaltige Schlacke und ein Roheisen zu erhalten. Bei
diesem Verfahren- sind die in der ersten Reduktionsstufe erzielten feinverteilten
Eisenpartikeln zu klein, als daß sie durch mechanische Mittel abgetrennt werden
könnten. Nach diesem bekannten Verfahren wird eine Schlacke ermittelt, die einen
Titandioxydgehalt von 45 bis 55 % aufweist. Wegen des zugegebenen Anteils
an Kalziumkarbonat oder Magnesiumkarbonat bei der Schmelzung besitzt diese Schlacke
nur einen geringen Wert für die Herstellung von Titandioxydpi,-menten durch den
Sulfatprozeß oder für das Chlorieren zu Titantetrachlorid. Außerdem ist das bei
diesem bekannten Verfahren anfallende Eisen als koheisen anzusprechen.
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Demgegenüber bezieht sich die vorliegende Erfin7 dung auf ein Verfahren,
-das die den bekannten Verfahren anhaftenden Nachteile vermeidet; bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist nur eine einzige Stufe erforderlich, da gefunden
wurde, daß nur bei einem Verfahren oberhalb einer Temperatur von 1150' C,
und
zwar vorzügsweise'bei 1180' C, die fein verteilten
Eisenpartikeln
ausreichend koaleszieren, um Eisenteile mit einer durchschnittlichen Größe von 20#t
zu erhalten, die von dem Schlacke enthaltenden Titanoxyd durch Mahlen und schrittweise
Trennung der freigesetzten Schlacke von dem metallisches Eisen enthaltenden Konzentrat
abgetrennt werden können. Bei dem vorliegenden Verfahren wird ein Titanoxydkonzentrat
mit einem Gehalt von 70 bis 80 1/o Titandioxyd erhalten, während der
Kalzium- und Magnesiumgehalt lediglich demjenigen des ursprünglichen Erzes entspricht.
Dieses erfindungsgemäß erhaltene Konzentrat ist sehr geeignet zum Aufschluß mit
Schwefelsäure, ebenso auch zur Chlorierung. L\Tacli dem erfindungsgemäßenVerfahrenwird
schließlich-ein Eisen gewonnen, das unmittelbar einem Stahlofen zu-,geführt werden
kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Reduktion zwischen 1150 und 12001 C durchgeführt wird, wobei eine
geringe Menge einer oder mehrerer bei Erhitzung unter reduzierenden Bedingungen
auf die Reduktionstemperattir Natriumoxyd bildender Verbindungen verwendet wird,
und daß nach Kühlung das reduzierte ilmenithaltige Material von überschüssigem Reduktionsmittel
und Asche in einem Scheideprozeß abgetrennt, fein vermahlen und in eine metallische
Eisenfraktion und eine oder mehrere Titanoxydkonzentratfraktionen getrennt wird.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Natriumverbindung in
einer solchen Menge verwendet, daß ein Titanoxydkonzentrat mit einem Verhältnis
Ti 02 : Na. 0 von 25 bis 35 entsteht. Vorzugsweise wird
die Natriumverbindung, berechnet als Natriumoxyd, in einer Menge von 3 bis
5 O/o, bezogen auf das Gewicht des ilmenithaltigen Materials, zugegeben.
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In Durchführung des erfindungsgemäßen, Verfahrens wird das reduzierte
Material stufenweise auf eine Feinheit unter 0,043 mm Sieböffnung vermahlen und
auf jeder Stufe ein Titanoxydkonzentrat vom metallisches Eisen enthaltenden Konzentrat
in an sich bekannter Weise durch Magnetscheidung oder Schwerkraftscheidung abgeschieden.
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Erfindungsgemäß wird das ilmenithaltige Material zusammen mit der
Natriumverbindung vor der Reduktion agglomeriert, vorzugsweise pelletisiert. Hierbei
wird erfindungsgemäß feinkörniges, ihnenithaltiges Material von einer vorzugsweisen
Feinheit unter 0,208 mm Sieböffnung mit den Natriumverbindungen ,gemischt,
zu Pellets von etwa 5 bis 10 mm geformt und bei 1180' C in
an sich bekannter Weise in einem Drehofen reduziert; die reduzierten Pellets werden
von überschüssiger Kohle und Asche getrennt, stufenweise gemahlen und dabei die
Titanaxydkonzentrate stufenweise von dem metallischen Eisenkonzentrat getrennt.
Vor der Reduktion werden erfindungsgemäß die Pellets getrocknet und erforderlichenfalls
in Verbindun 'g mit einer Röstung gesintert.
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In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden während
einer sttifenweisen Vermahlung eine oder mehrere Titanoxydkonzentrate gebildet,
die in an sich bekannter Weise mit verdünnter Mineralsäure, beispielsweise von
1 bis 511/o, gelaugt und danach in Gegenwart einer geringen Menge von Alkali-Verbindungen
erhitzt und anschließend mit Säure gelaugt werden zwecks Erzielung eines für technische
Zwecke geeigneten hellgefärbten Titandioxydkonzentrates.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind die schlackebildenden Zugaben
für die Löslichkeit der Titanoxyd enthaltenden Schlacke in Säuren von Wichtig,keit.
Die Schlacken mit 2 bis 3 0/e Na2 0 und 70 bis 781/o
Ti02 zeigten eine gute Aufschließbarkeit in Schwefelsäure mit Tio2-Ausbetiten von
etwa 92%. Nach Kühlung des reduzierten Materials wird der Überschuß an Koks, Gangart,
Asche und sonstigen Verunreinigungen durch Waschung oder Magnetscheidung aus dem
reduzierten Ilmenit ausgetrennt, erforderlichenfalls nach vorherigem Brechen. Der
überschüssige Koks wird zurückgewonnen und dem Verfahren wieder zugeführt. Die Körner
des reduzierten Ilmenits werden nicht geschmolzen, sondern bleiben einzeln erhalten,
wobei in jedem Korn eine Sinterung stattgefunden hat; die schlackebildende Zugabe,
im vorliegenden Falle aus Natriumverbindungen entstandenes, Na. 0, reagiert
daher mit Ti 02 und bewirkt die Bildung einer Schlacke von solcher Viskosität, daß
das feinverteilte metallische Eisen in den Ilmenitkörnern Partikeln von solcher
Größe bildet, daß diese durch Brechung und Scheidung isoliert werden können. Die
Viskosität der Schlacke ist jedoch nicht so, daß die Erzkörner dickflüssig werden.
Das reduzierte Ilmenit wird dann fein gemahlen; die freigesetzten Partikeln metallischen
Eisens werden durch Magnetscheidung und/oder durch Schwerkraftscheidu.ng in bekannter
Weise ausgetrennt.
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Versuche haben gezeigt, daß die gleichzeitige Anwendung der richtigen
Reduktionstemperatur und der richtigen schlackebildenden Zugabe von entscheidender
Bedeutung für das Verfahren ist. Es ist nicht ausreichend, daß nur die eine dieser
Bedingungen sorgfältig eingehalten, wird.
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Ura gute Reaktionsbedingungen zwischen, dem Erz und den schlackebildenden
Stoffen zu erhalten, muß das Erz eine verhältnismäßig kleine Korngröße besitzen;
bei Verwendung eines Drehofens besteht bei Temperaturen über 1150' C eine
Neigung zur Sinterung. Wenn das Erz und die schlackebildenden Substanzen agglomeriert
sind, bevor die Mischung zusammen mit einem kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel
in einen Drehc>fen gegeben wird, kann innerhalb des bevorzugten Temperattirbereichs
von 1150 bis 1200' C gearbeitet werden, ohne daß irgendeine Sinterung
eintritt.
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Wenn auch jedel\Tatriumverbindung, die unter reduzierenden Bedingungen
Natriumoxyd bildet, benutzt werden kann, beispielsweise Soda, Natriumchlorid, Natriumhydroxyd
und Natriumnitrat, so ist'es für das erfindungsgemäße Verfahren aus wirtschaftlichen
und arbeitsmäßigen Gründen vorteilhaft, Soda, Mischungen aus Soda und Natriumchlorid,
und insbesondere Natriumchlorid allein, anzuwenden.
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Wenn das Ilmeniterz oder Erzkonzentrat in Form von Agglomeraten reduziert
wird, wird das Erz oder Erzkonzentrat fein vermahlen, vorzugsweise bis es ein Sieb
mit einer öffnung von 0,208 mm passiert. Während des Brechens wird etwas Gangart
freigegeben, die erforderlichen-falls auf bekannte Weise entfernt werden kann. Dieses
Brechen wird durchgeführt, um eine innige Mischung zu erhalten, wenn das Erz mit
einer kleinen Menge einer oder mehrerer Natriumverbindungen gemischt wird, die bei
Erhitzung in Gegenwart eines festen kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittels Na2
0 bilden. Die Mischung aus diesem feinkörnigen Material wird dann, vorzugsweise
durch Wälzen zu Pellets, agglomeriert; die Pellets können gesintert werden, um die
notwendige Festigkeit zu erhalten. Wenn das Erz durch Pelletisierung agglomeriert
wird, wird eine nasse Mischung feinkörnigen Ilmenits und Na2 0-bildender Verbindungen
in einer Drehtrommel zu Pellets mit einem Durchmesser von 5 bis
10 mm umgewälzt. Die Größe der Pellets ist für
den anschließenden
Reduktionsprozeß von großer Bedeutung. Große Pellets benötigen eine verhältnismäßig
viel längere Reduktionszeit als kleine Pellets. Andererseits dürfen die Pellets
nicht zu klein sein, da sie dann zu Zusammenballungen führen und in 'dem Reduktionsofen
bei der hohen Behandlungstemperatur von ungefähr 1200' C sintern. Die nassen
Pellets sind in der Regel fest genug, um zusammen mit feinkörnigern Koks die direkte
Beschickung eines für Reduktionszwecke geeigneten Drehofens zu gestatten.
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Wenn Natriumchlorid als Zuschlagstoff zum Erz verwendet wird, entwickeln
sich bei Erhitzung der Pellets in einem der Reduktion dienenden langen Drehofen
beträchtliche Mengen von Natriumchloriddämpfen, die sich in bestimmten Teilen des
Ofens und der Charge absetzen und zu Störungen führen. In manchen Fällen ist es
zweckmäßig, vor der Reduktion soviel wie möglich von dem Schwefel zu entfernen.
Die nassen Pellets werden dann getrocknet und in einer mit Gebläse ausgestatteten
Rösttrommel oder in einem kontinuierlich arbeitenden Dwight-Lloyd-Sinterband gesintert.
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Die gesinterten oder nur getrockneten Agglomerate werden dann zusammen
mit einem im Überschuß vorhandenen feinverteilten, festen, kohlenstoffhaltigen Reduktionsmittel,
vorzugsweise Feinkoks, in einen Reduktionsofen gegeben und auf Temperaturen von
ungefähr 1150 bis 1200' C, vorzugsweise Feinkoks, in einen Reduktionsofen
gegeben und auf Temperaturen von ungefähr 1150 bis 1200' C, vorzugsweise
von ungefähr 1180' C, erhitzt. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die
Reduktion in an sich bekannter Weise in einem für Reduktionszwecke bestimmten Drehofen
durchzuführen.
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Nach der Kühlung können die Agglonierate leicht von dem überschüssigen
festen Reduktionsmittel und Asche, z. B. durch Sieben, getrennt werden. Das nicht
verbrauchte Reduktionsmittel kann aus der Asche ausgetrennt und dem Reduktionsofen
wieder zugeführt werden.
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Die reduzierten Agglornerate werden nun stufenweise, vorzugsweise
in einer Kugelmühle, zerkleinert. Nach einer ersten groben Zerkleinerung auf eine
Siebgröße von etwa 0,208 mm kann durch Magnetscheidung ein Teil der Gangart
entfernt werden; auf diese Weise wird bei der anschließenden feinen Zerkleinerung
ein reineres Titanoxydkonzentrat erhalten. E, s hat sich als notwendig erwiesen,
bis zu einer Feinheit entsprechend einer Sieböffnung von 0,043 mm zu mahlen, was
der durchschnittlichen Größe der gebildeten metallischen Eisenpartikeln entspricht,
um eine wirksame Trennung des Eisens von der Schlacke zu erzielen. Auf Grund der
stufenweisen Mahlung und Trennung wird ein Eisenkonzentrat mit einem höheren Gehalt
metallischen Eisens und einem niedrigen Gehalt an Titanoxyden erhalten; außerdem
wird ein Titanoxydkonzentrat mit einem hohen Gehalt an Titanoxyden,und einem niedrigen
Eisengehalt erhalten.
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Das Eisenkonzentrat enthält über 90% der Eisenanteile des Rohmaterials.
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Das metallische Eisenkonzentrat wird in Pulverform erhalten und kann
in einer Drehtrommel zu Pellets agglomeriert werden. Die feuchten Pellets werden
dann an der Oberfläche einer Sinterung unter reduzierenden oder neutralen Bedingungen,
beispielsweise in einer mit Gebläse ausgestatteten Rösttrommel, unterzogen, wobei
sie mit Feinkoks bedeckt sind, um die Oberfläche des metallischen Eisens zu reduzieren
und damit die Neigung zur Rückoxydation zu vermindern. Auf Grund der geringen
Korngröße entsprechend einer Sieböffnung von etwa 0,043 mm der gewonnenen Eisenpartikeln
sintert die Oberfläche der Pellets und bildet einen verhältnismäßig festen und dichten
Mantel bereits bei niedrigen Temperaturen von 700 bis 800' C. Die
auf diese Weise erzielten Pellets sind gut geeignet zum Schmelzen in einem Stahlofen.
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Das erhaltene Titanoxydkonzentrat kann durch Laugung mit verdünnter
Säure weiterkonzentriert werden. Wenn die Gangart bei einem frühen Verfahrensschritt
entfernt und wenn die Titanoxyde mit Säure gelaugt werden, ergibt sich ein sehr
reines Titanoxydkonzentrat, das wenig Eisen enthält und sich gut als Ausgangsmaterial
für die Herstellung von Titantetrachlorid eignet. Es wurde gefunden, daß
95,5 11/o der in dem Erz enthaltenen Titandioxydanteile in einem solchen
Konzentrat erhalten werden können.
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Das gelaugte Titandioxydkonzentrat besitzt eine blauschwarze Färbung
auf Grund der Anwesenheit von während der Reduktion gebildetem dreiwertigem Titan.
Wenn das Konzentrat unter oxydierenden Bedingungen erhitzt wird, wird das dreiwertige
Titan zu einem vierwertigen Titan o-%##vdiert, und es wird ein gelbweißes Prodükt
erhalten. Durch Zugabe geringer Mengen Alkali während der Röstung und durch Laugung
des Produktes mit Wasser oder Säure läßt sich ein Titandioxyd erhalten, das in der
Pigment-Industrie-Technik verwendet werden kann. Beispiel 1
Das Rohmaterial
war ein Ilmenitkonzentrat von etwa U,833mni Korngröße und enthielt 4404 TiO 2 und
361/o Total-Eisen, von denen ungefähr 101)/o in Form von FegO., und Magnetit und
der Rest, ungefäh#r 26 %, in Form von Fe 0 vorlag, das mit Ti 02-.Molekülen
die Kristallstruktur des Minerals Ilmenit (Fe0 - TiO2) bildet.
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Zu Vergleichszwecken wurden mit diesem Material drei Versuche bei
-unterschiedlichen Reduktionstemperaturen und mit unterschiedlichen Mengen schlazkebildender
Zuschlagstoffe gemacht:
| Versudi Nr. |
| A B C |
| Reduktionstemperatur ................. ... 11600 C 10700
C 11600 C |
| Reduktionszeit ............................ 3 Stunden
3 Stunden 3 Stunden |
| Schlackebildender Zuschlag ................ keiner 3"17(r
Soda 3l)/o Soda |
| Reduziertes Ilmenit .................... |
| Metallisches Eisen ........................ 37,64)/o
201)/o 3 9,2 "/o |
Eine mikroskopische Untersuchung der reduzierten Produkte zeigte, daß die Proben
A und
13 geringe Mengen Eisenperleil enthielten, die offensichtlich
aus Magnetit und Fe20, herrührten. Diese. werden Leiche Icr rcduziert als das molekularee
Eisen des Ilmenits, Fe0
- TiO2, und fließen leichter zu Metallpartikeln
zusammen
als das
- in einein Ti 02-Skelett gebildete molekulare Eisen. Um dieses molekulare
Eisen in. Partikeln zu sammeln, muß die Viskosität des Ti02-Skeletts wesentlich
durch Zuschlagstoffe
- vermindert werden-. Beim Versuch
C hat offensichtlich
eine Sinterung oder..Schmelzung innerhalb jedes Korns stattgefunden, und es wurden
Eisenpartikeln einer Siebgröße von ungefähr 0,074 bis 0,043mm deutlich beobachtet.
Versudi Nr.
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A B C Mahlung auf .............. . ...............
0,043 mm 0,043 mm 0,043 mm Sieböffnung Sieböffnung Sieböffnung Magnetscheidung Eisenkonzentrat:
Gewichtsprozent ...................... .30 31 35,9 Metallisches Eisen
.................... 62,3% 55,00/9 85,01% Gesamt-Eisen .... . ....................
68,5-% 66,0% 90,6% Ti 02 ..................................... 26,6"/e 27,0% 5,0010
Titanoxydkonzentrat: Gewichtsprozent ...................... . 70 69 64,1,
Ti 02 .................................. 54,4% 51,1% 71,5-Olo Metallisches Eisen
.................... 14,50/0 2,3,1/9 3,20/0 Gesamt-Eisen ..........................
28,7% 25,10/0 12,6% Versuch A - ohne Zugabe von Soda - zeigt, -daß
selbst wenn die Reduktionstemperatur 1160' C beträgt und praktisch das gesamte
Eisen des Ilmenits zu Metall reduziert ist, dieses nicht in solcher Form vorliegt,
daß es durch Mahlung und Scheidung edtf(#rnt werden kann.
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Versuch C, der bei gleicher Temperatur, nämlich 11-60' C,
durchgeführt wurde, bei dem jedoch Soda .zugegeben -wurde, zeigt, daß sehr gute
Eisen- und Titanoxydkonzentrate erhalten werden können.
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Versuch B, bei niedrigerer Temperatur (1070' C)
und bei Zugabe
von Soda, -zeigt, daß die Reduktions'-temperatur zu niedrig ist, um eine Austrenn'ung
des molekularen Eisens zu bewirken.
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Die geringe Konzentration des Eisens und des Tio2, die in den Versuchen
A und B erzielt wurden, ist auf das metallische Eisen zurückzuführen,- das
a u-s der Magnetit- -und FeO"-Komponente des urspriingliehen Ilmenits herrührt.
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Bei Anwendung von Temperaturen über 1200' C
wird die Reduktionscharge
gewöhnlich sintern oder schmelzen. Der überschüs'sige Kokg, die Gangart und die
Asche des verbrannten Koks tritt in den gesinterten oder geschmolzenen reduzierten
Ilmenit ein und erhöht den Anteil der Verunreinigungen sowohl bei dem Eisen als
auch bei dem Schlackenprodukt.
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Das reduzierte Material wird vorzugsweise in Wasser gekühlt, um die
Brechung zu erleichtern' und dann zwecks Freigäbe der metallischen Eisenpartikeln
gemahlen. Diese Partikeln schwanken in ihrer Größe zwischen ungefähr 0,104 und ungefähr
0,043 mm,
je
nachdem ob das Eisen von verschiedenen Korngrößen des Magnetits
und des Fe.0. oder von molekularem Eisenoxyd herrührt. Die hauptsächliche Menge
des molektilaren Eisenoxyds zeigt Partikelgrößen entsprechend einer Sieböffnung
von 0,043 mm. Die Schlacke läßt sich viel leichter vermählen als das metallische
Eisen. Versuche zeigen, daß schon in einem früheren Stadium der Mahlung bis ungefähr
einer Sieböffnung von 0,074 mm etwa
80 % des Schlackenproduktes in Form einer
sehr stark titanoxydreichen Schlacke ausgetrennt werden kann; die Schlacke enthält
ungefähr 78,6% Tio2. Das Eisenprodukt wird dafin weiter vermählen, um das restliche
S#hla#ckenprodukt mit einem niedrigeren Titanoxyd«ehalt freizusetzen. 151c-loigenden'Aufstellungen
zeigen die Zusammensetzung eines typischen Eisenkonzentrats und des entsprechenden
Schlackenproduktes atis. einem 4411/o Ti 02 enthaltenden- Ilmenit.
| Eisen- Titan- |
| - - - Ihnenit - ziertes konzen-
oxyd- |
| Ilmenit trat s-chlacke |
| GeWichtsprozent 100 40,3 59,7 |
| Ti 02 ........ 4410'0/0 48,5,1/0 3,3 "/o 73,90/a |
| Gesamt-Eisen 36,011/o 41,6% 91,1% 9,30/9 |
| Metallisches |
| Eisen .......... 0,0"/o- 37,11/o 82,6"/o 1,5"/o |
| si 02 .......... 2,8010, 3,0"/e - 5,4079 |
| Mg0 .......... 3,811/e 4,0,1/0 - 6,00/a |
| Ca0 ........... 0,35"/o 0,4"/o - 0,6"/o |
| Na 2 0 ........ 0,0% 2,0% - 2,5% |
| V ........ ...... 0,10/0 0, 1 0/a 0,00,0/0 0,020/0 |
| Cr ............. 0,02"/o 0,02"/o- 0,03"/o
0,00,1/0 |
| S -, .............. 0,26"/a - 0,1511/0 - - |
Wie sich'aus der Aufstellung ergibt, wurde eine sehr gute Konzentration des Eisens
und der Schlacke erreicht.
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Sowohl das Eis'enkonzentrat als auch die Titanoxydkonzentrate sind
von guter Qualität.
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Das Eisenkonzentrat ist ein feines metallisches Pulver, das nach der
Agglornerierung im Wege der Brikettierung od.'dgl. ein ausgezeichnetes Material
für die Stahlherstellung bildet. Der Schwefelgehalt des Eisenkonzentrats von
0,15 1/o ist verhältnismäßig hoch. Versuche zeigen, daß dieser Schwefelgehalt
durch Rösten oder Sintern des Ilmenits vor der Behandlung beträchtlich verringert
werden kann. Auf diese Weise lassen sich Eisenkonzentrate mit einem Schwefelgehalt
von ungefähr 0,03 % erreichen.
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Wegen des Schwefelgehaltes und der benutzten Einrichtung ist es vorteilhaft,
den Ilmenit zu sintern oder beispielsweise durch Pelletisierung vor der Reduktion
zu agglomerieren-. Das schlackebildende Material wird dann ' vor der Sinterung
dem Ilmpnit zugegeben, wobei -das zugegebeiie'.-Mat'eri-al in die gesinterten Partikeln
oder in die Pellets einiritt Die Reduktion sollte weiterhin in* Ge'g'en-m#ärt -##n
Kalk durchgeführt werden, um
den in dem Koks enthaltenen Schwefel
am Eintritt in das Eisen zu hindern.
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Beispiel 2 Das Rohmaterial war ein Ilmenitkonzentrat mit 44 1/o Ti
0 2 und etwa 36% Total-Eisen, das teilweise in Form von Fe 0 in Kombination
mit Ti 0 2 und teilweise als Magnetit und Eisenglanz vorlag. Der Gehalt an
Gangart betrug 5,61/o und derjenige an Schwefel 0,25 1/o; das Konzentrat
passierte eine Sieböffnung von etwa 0,833 mm.
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5 t dieses Ilmenitkonzentrats wurden in einer Kugelmühle bis
zu einer Sieböffnung von 0,208 mm gemahlen; es wurden 5 % Natriumchlorid
zugegeben. Das Mahlen wurde vorgenommen, um ein feinkörniges Produkt zu erhalten,
das eine innige Mischung mit dem Natriumchlorid geben würde; die feinen Körner ergeben
feste Pellets bei der Behandlung in einer Drehtrommel.
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Die nasse Mischung aus feinkörnigem Ilmenit und Natriumchlorid und
einem Wassergehalt von ungefähr , % wurde in einer Drehtrommel. zu Pellets
von ungefähr 5 mm Durchmesser geformt. Die Pellets waren fest genug, um direkt
in Mischung mit feinkörn-igem Koks in einen für Reduktionszwecke geeigneten Drehofen
gegeben zu werden. Um vor der Reduktion soviel Schwefel wie möglich zu entfernen,
wurden die Pellets in einer mit Gebläse ausgerüsteten Rösttrommel getrocknet und
hart gesintert. Die Pellets wurden in die Trommel in einer Schicht von 20 cm Höhe
eingefüllt, und die Charge wurde getrocknet und am oberen Ende mittels eines Ölbrenners
entzündet. Dann wurde von oben nach unten Luft durch die Charge geführt. Die Verbrennung
des Schwefels und des Fe0 zu höheren Oxyden ergab eine ausreichende Hitze, um die
Temperatur der Charge auf ungefähr 800 bis 1000!' C zu steigern. Ein
Teil des in den Pellets enthaltenen Natriumchlorids wurde verdampft und zusammen
mit den Verbrennungsgasen abgezogen. Das verdampfte Natriumchlorid führte zu keinen
Störungen in der Rösttrommel. Die auf Grund der Behandlung harten und festen Pellets
wurden dann zusammen mit einem 75%igen Überschuß an Feinkoks unterhalb
3 mm Korngröße, bezogen auf das Pellet-Gewicht, in einen der Reduktion dienenden
Drehofen gegeben. Die Mischung wurde auf 1180' C erhitzt. Nach Kühlung wurde
der überschüssige Koks von den Pellets getrennt und durch Magnetscheidung zurückgewonnen,
wobei die Asche aus dem verbrannten Koks abgetrennt wurde. Der zurückgewonnene Koks
wurde dem Reduktionsofen wieder zugeführt.
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Eine Analyse der reduzierten Pellets zeigte einen Gehalt von 48,71/o
TiO2, 41,604 Gesamt-Eisen, von denen 380/9 metallisches Eisen waren, entsprechend
einem Reduktionsgrad von 91 1/o.
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Die reduzierten Pellets wurden in einer Kugelmühle stufenweise vermahlen,
durch Magnetscheidung des gemahlenen Materials wurden die folgenden Produkte erhalten:
| Titanoxydkonzentrat |
| Eisen- Fraktionen |
| konzentrat I zusammen |
| Gewichtsprozent .................. 36,2 42,1
17,2 4,5 63,8 |
| Analyse Mittel |
| Ti 02 .......................... 41/o 81,01/0 68,3,1/9
27,1,1/0 73,81/o |
| Gesamt-Eisen ................... 90,5,1/0 6,0.0/0 1713
'/o 60,40/0' 12,911/0 |
| Metallisches Eisen .............. 8011/01 1 *0/0 511/0
0,7% |
Es ergibt sich, daß 42,1% des Materials mit einem Tio2-Gehalt von 81,2% ausgetrennt
wurden. Bei weiterer Vermahlung und Scheidung der magnetischen Fraktionen wurden
geringere Mengen von Titanoxydkonzentraten (Fraktionen II und III) mit einem niedrigeren
TiO.-Gehalt erzielt. Versuche zeigen, daß diese Produkte wieder durch Mischung mit
Alkali, Formung zu Pellets, Reduktion und Magnetscheidung behandelt werden können
und dann ein Eisenkonzentrat und ein Titanoxydkonzentrat der gleichen Reinheit ergeben,
wie die oben beschriebenen Hauptkonzentrate.
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Das hauptsächliche Konzentrat (Fraktion I), das 81,01/o Ti021 61/o
Eisen und Eisenoxyde, berechnet als Fe, enthielt, wurde weiter konzentriert durch
Laugung mit einer 5- bis 101/oigen Schwefelsäure, wodurch ein Produkt mit
einem Gehalt von 87,1 Ilo Titan und 0,9% Eisen erhalten wurde. Nahezu das
gesamte Eisen und ein Teil der Silikate wurden auf diese Weise extrahiert. Bei einer
besseren Entfernung der Gangart in einer früheren Verfahrensstufe wird ein höherer
Ti 02-Gehalt und ein reineres Produkt erreicht; dies ist von großer Wichtigkeit
für die. Verwendung des Produktes als Rohmaterial bei der Herstellung von Titantetrachlorid
und anderer Titanverbindungen.
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Das gelaugte Konzentrat mit 87,1 1/o Ti 02 hatte eine blauschwarze
Farbe wegen der Anwesenheit von während der Reduktion gebildeten niederen Titanoxyden.
Durch Erhitzung des gelaugten Produktes auf Weißglut erfolgte eine Oxydation, und
die Farbe wurde in gelbweiß umgewandelt. Während der Erhitzung warden 2% Soda zugegeben
und das Produkt anschließend mit 51/oiger Salzsäure gelaugt, wobei sich ein endgültiges
Produkt ergab, das für technische Zwecke in der Pigment-Industrie verwendet werden
konnte. Versuche mit Schwefelsäure führten ebenfalls zu guten Resultaten.
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Das Eisenkonzentrat in Pulverform mit 90,511/o Fe wurde agglomeriert,
indem es in einer Drehtrommel zu Pellets gewälzt wurde. Die nassen Pellets wurden
in eine mit Gebläse ausgestattete Rösttrommel in einer Höhe von 10 cm eingefüllt
und mit Feinkoks bedeckt. Die Koksschicht wurde mit einem Ölbrenner entzündet, und
die Hitze ging durch Wärmeleitung und infolge eines schwachen, durch die Charge
geführten Luftstromes von der Koksschicht auf die Pellets über. Durch dieses Verfahren
wurde die Rückoxydation des metallischen Eisens in den Pellets auf ein Minimum beschränkt.
Wegen der feinen Körnung der metallischen Eisenpartikeln von ungefähr einer Siebgröße
von 0,043 mm sinterte die Oberfläche der Pellets schon bei 700 bis
800' C zu einem verhältnismäßig festen und dichten Mantel und verhinderte
eine weitere Rückoxydation des metallischen Eisens im Inneren
der
Pellets. Die Pellets wurden, hart und fest bei einem spezifischen Gewicht von ungefähr
5 und waren gut zum Schmelzen in einem Stahlofen geeignet.